DE29902398U1 - Vorrichtung zum Einbringen von Verbindungselementen in Werkstücke - Google Patents

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Dipl.-lng. A. Wasmeier

Dipl.-lng. H. Graf

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Titel:

Vorrichtung zum Einbringen von Verbindungselementen in Werkstücke

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Postgiroamt München (BLZ 700 100 80) 893 69-801

Gerichtsstand Regensburg A18787.DOC 09.02.99 13:33

it 02-99

Vorrichtung zum Einbringen von Verbindungselementen in Werkstücke

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Schutzanspruch 1.

Solche Vorrichtungen zum Einbringen und Fixieren von Verbindungselementen in Werkstücken sind bekannt und werden vielfach auch als „Stanzköpfe" bezeichnet.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine besonders einfache, dennoch leistungsfähige und zuverlässige Vorrichtung aufzuzeigen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem Schutzanspruch 1 ausgebildet.

Die neuerungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine einfache und zuverlässige Konstruktion aus. Eine Besonderheit besteht darin, daß die Teile, zwischen denen die Aufnahme gebildet ist, bei in der Arbeitsposition befindlichem Ladeelement zumindest in einer Achsrichtung radial zur Achse des Stößels diesem Stößel ausweichen können, und zwar unter Öffnen der Aufnahme und während des Arbeitshubes des Stößels und/oder beim Rückbewegen des Ladeelementes in die Ladeposition, auch bei noch nicht in die Ausgangsstellung zurückgekehrtem Stößel.

Weiterbildungen der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Neuerung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und im Längs- bzw. Vertikalschnitt ein Werkzeug zum Einbringen und Fixieren von Befestigungselementen in Werkstücke.

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt entsprechend der Linie I -1 der Figur 1;

Fig. 3 in vergrößerter Einzeldarstellung das Werkstück, zusammen mit einem in dieses Werkstück eingebrachten Befestigungselement.

Zur einfacheren Orientierung sind in den Figuren die drei senkrecht zueinander liegenden Raumachsen X-Achse, Y-Achse und Z-Achse angegeben. Die in den Figuren

allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zum Einbringen von
Befestigungselementen 2 in Werkstücke 3.

Wie in der Figur 3 vergrößert dargestellt ist, ist das jeweilige Werkstück 3 ein aus
Flachmaterial, beispielsweise aus Blech durch Stanzen und Biegen hergestelltes
Werkstück, während die Verbindungselemente bei der dargestellten Ausführungsform Gewindebolzen mit einem Kopf 4, mit einem Gewindeschaft 5 und einer ringförmigen Nut 6 am Schaft in unmittelbarer Nähe des Kopfes 4 sind.

Mit Hilfe der Vorrichtung 1 werden die Verbindungselemente 2 in vorbereitete
Öffnungen der Werkstücke 3 eingesetzt und in diesen Öffnungen dann durch
bleibende Verformung des Materials des Werkstückes verankert, wie dies in der Figur 3 dargestellt ist.

Die Verbindungselemente 2 werden der Vorrichtung 1 jeweils einzeln von einer nicht dargestellten Versorgungseinheit durch Einschießen mit Druckluft zugeführt, und zwar über einen Zuführungsschlauch 7, der an eine starre Zuführung 8 angeschlossen ist,
die bereits Bestandteil der Vorrichtung 1 ist. Die starre Führung 8 ist bei der
dargestellten Ausführungsform im wesentlichen von einem gekrümmten Rohrstück 9 gebildet, welches an einem Ende über eine Kupplung 10 mit dem
Versorgungsschlauch 7 verbunden ist und mit dem anderen Ende mit einem Einlaß 11 eines in einem Gehäuse 12 gebildeten Kanals 13, der seinerseits an einer Ladeposition 14 endet. Das gebogene Rohrstück 9 liegt in der X-Y-Ebene. Die Achse der starren
Zuführung 8 im Bereich der Kupplung 10 liegt in der X-Achse. Der Kanal 13 erstreckt sich in der Y-Achse.

Die Verbindungselemente 2 werden so über die starre Führung 8 an die Ladeposition 14 zugeführt, daß sie mit ihrer Achse an der Ladeposition achsgleich mit der Achse des Kanals 13, d.h. in der Y-Achse liegen und beim Zuführen mit ihrem Kopf 4 nacheilen.

Gegenüber der Ladeposition 14 in Richtung der X-Achse versetzt ist im Gehäuse 12 eine Arbeitsposition 15 gebildet. An dieser Arbeitsposition 15 ist ein in Richtung der Y-Achse aus einer angehobenen Stellung (Ruhe- oder Ausgangsstellung) in eine abgesenkte Stellung (Arbeitsstellung) bewegbarer Stößel 16 vorgesehen, der an der Unterseite eines achsgleich angeordneten Plungers (17) vorgesehen ist, der ebenfalls in Richtung der Y-Achse im Gehäuse 12 verschiebbar vorgesehen ist, und zwar gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 18 aus einer angehobenen Stellung in eine abgesenkte Stellung. Mit dem oberen, aus dem Gehäuse 12 vorstehenden freien Ende des Plungers 17 wirkt ein Betätigungselement 19 zusammen. Letzteres ist beispielsweise die Kolbenstange eines Hydraulikzylinders oder aber ein Werkzeug oder eine Werkzeugaufnahme einer Presse ist, und zwar je nach Verwendung der Vorrichtung 1 bzw. nach Ausbildung der Maschine, in der diese Vorrichtung befestigt ist und von der ein die Vorrichtung tragendes Maschinen- oder Werkzeug nur ganz allgemein mit 20 angedeutet ist. In jedem Arbeitstakt der Vorrichtung 1 befindet sich ein Verbindungselement 2 an der Arbeitsposition 15, und zwar wiederum mit seiner Achse in der Y-Achse und bei der für die Figur 1 gewählten Darstellung mit dem kopflosen Ende des Schaftes 5 nach unten weisend, d.h. an der dem Stößel 16 abgewandten Seite in einem Stößelkanal 16'. Mit dem sich bei jedem Arbeitstakt nach unten bewegenden Stößel 16 wird das an der Arbeitsposition 15 bereitstehende Verbindungselement 2 mit dem Schaft 5 voraus in eine vorbereitete Öffnung des Werkstückes 3 eingeschoben. Am Ende des Arbeitshubes des Stößels 16 (Bewegung nach unten) erfolgt dann nach dem Fügen des Verbindungselementes 2 das Fixieren dieses Verbindungselementes durch bleibendes Verformen bzw. Verpressen des Materials des Werkstückes 3 zwischen dem mit dem Stößel 16 nach unten gedrückten Kopf 4 und einem Gegenwerkzeug 21. Das Werkstück 3 ist hierbei zwischen der Unterseite des Gehäuses 12 bzw. eines von diesem gebildeten Kopfes 12' und dem Gegenwerkzeug 21 eingespannt. Nach jedem Arbeitshub erfolgt der Rückhub des Stößels 16 nach oben in die Ausgangsstellung. Nach erfolgtem Arbeitshub und vor dem nächsten Arbeitshub wird ein neues Verbindungselement 2 von der Ladeposition an die Arbeitsposition 15 gefördert und dort für den folgenden Arbeitshub bereitgestellt.

Zum Transportieren der Verbindungselemente 2 von der Ladeposition 14 an die Arbeitsposition 15 dient ein Förder- oder Nachladeelement 22, welches eine Aufnahme 23 für jeweils ein Verbindungselement 2 aufweist und mit dieser Aufnahme 23 zwischen der Ladeposition 14, an der die Aufnahme 23 im offenen Ende des Kanals 13 gegenüberliegt, und der Ladeposition 15 bewegbar ist, an der die Aufnahme 23 Teil des Stößelkanals für den Stößel 16 ist. Für den Stößel 16 ist im Gehäuse 12 ein Stößelkanal gebildet, der an der Unterseite des Gehäuses 12 bzw. des Gehäusekopfes 12'offen ist.

Zum Bewegen des Ladeelementes 22 in Richtung der X-Achse ist bei der dargestellten Ausführungsform ein Pneumatik-Zylinder 24 vorgesehen, der synchron mit der Bewegung der Betätigungseinrichtung 19 und damit des Stößels 16 für die hin- und hergehende Bewegung des Ladeelementes 22 angesteuert wird.

Wie speziell die Figur 2 zeigt, besteht das Ladeelement 22 bei der dargestellten Ausführungsform aus einem Führungsstück 25, welches in eine sich in Richtung der X-Achse erstreckenden Führung 26 in dieser Achse verschiebbar geführt ist. Das eine Ende, d.h. bei der für die Figur 2 gewählten Darstellung das rechte Ende des Führungsstückes 25 ist mit der Kolbenstange des Pneumatik-Zylinders 24 verbunden. Am anderen Ende des Führungsstücks 25 sind zwei Backen 27 befestigt, und zwar schwenkbar um jeweils eine sich in Richtung der Y-Achse erstreckende Achse. Die Gelenke zwischen diesen Backen 27 und dem Führungsstück sind mit 28 bezeichnet und liegen mit ihren Achsen in einer gemeinsamen Y-Z-Ebene derart, daß die Backen mit ihren freien Enden über die in der Figur 2 linke Seite des Führungsstücks 25 wegstehen. Im Bereich der freien Enden sind die Backen 27 jeweils mit einer halbkreisförmigen Ausnehmung 29 versehen. Weiterhin sind die Backen 27 so ausgebildet und am Führungsstück 25 befestigt, daß diese im geschlossenen Zustand mit ihren einander zugewandten Flächen einander anliegen und mit ihren einander abgewandten und in jeweils derX-Y-Ebene liegenden Außenflächen fluchtend mit den entsprechenden Außenflächen des Führungsstücks 25 liegen. Die Ausnehmungen 29 ergänzen sich im geschlossenen Zustand der Backen 27 zur Aufnahme 23 bzw. zu

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einer sich in Richtung der Y-Achse erstreckenden durchgehenden Bohrung, die an der Ober- und Unterseite des Ladeelementes 22 bzw. des von dem geschlossenen Backen 27 gebildeten Teils dieses Ladeelementes offen ist.

Die Führung 26 besitzt in Richtung der Z-Achse eine Breite, die gleich der Breite des Führungsstückes 25 und damit gleich dem Abstand der Außenflächen der geschlossenen Backen 27 ist, so daß zumindest an der Ladeposition 14 die Backen 27 allein schon durch die Führung 26 in ihrer geschlossenen Stellung gehalten sind.

Im Bereich der Ladeposition 14 ist der dortige Teilabschnitt 26' der Führung 26 durch eine entsprechende Nut oder Ausnehmung im Gehäuse 12 oder in einem Teil dieses Gehäuses gebildet.

Im Bereich der Arbeitsposition 15 ist der dortige Teilabschnitt 26" der Führung 26 seitlich durch jeweils ein Führungsstück 30 begrenzt, welches seitlich, d.h. in Richtung der Z-Achse ausweichen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Führungsstücke 30 Klappen, die jeweils einseitig eines Gelenks 31 um die Y-Achse schwenkbar vorgesehen sind. Das Gelenk 31 befindet sich dabei an demjenigen Ende jedes Führungsstücks 30, an welchem dieses Führungsstück in dem starren Teil 26' der Führung 26 übergeht. Jedes Führungsstück 30 ist durch eine Druckfeder 32 in eine Stellung vorgespannt, in der die beiden Führungsstücke 30 den Abstand voneinander aufweisen, der der Breite des starren Teils 26' der Führung 26 entspricht, so daß der Teil 26" also die gleiche Breite aufweist wie der Teil 26'.

Zum Transportieren jeweils eines Verbindungselementes 2 von der Ladeposition 14 an die Arbeitsposition 15 wird dieses Verbindungselement an der Ladeposition zunächst in die von den geschlossenen Backen 27 gebildete Aufnahme 23 eingeschossen. Im Anschluß daran wird durch entsprechende Betätigung des Pneumatik-Zylinders 24 das Ladeelement 22 mit der Aufnahme 23 in die Arbeitsposition 15 bewegt. Durch den sich dann nach unten bewegenden Stößel 16 wird das bereitstehende Verbindungselement 2 aus der Aufnahme 23 über den Stößelkanal 16' in die

vorbereitete Öffnung des Werkstückes 3 eingeschoben. Hierbei können die gegen die federnden Führungsstücke 30 anliegenden Backen 27 seitlich ausweichen und ermöglichen somit die Bewegung des Stößels 16 zusammen mit dem Verbindungselement 2 nach unten, und zwar trotz des im Querschnitt vergrößerten Kopfes 4.

Sobald das jeweilige Verbindungselement 2 zuverlässig von dem Stößel 16 erfaßt und beispielsweise in die Ausnehmung des Werkstückes 3 eingesetzt ist, kann bereits das Ladeelement 22 zurückbewegt werden, und zwar noch bevor der Rückhub des Stößels 16 eingeleitet ist. Auch dies ist durch die ausweichenden Backen 27 bzw. die nachgiebigen Führungsstücke 30 möglich. Hierdurch kann also ein schnelles und sicheres Nachladen der Verbindungselemente 2 in die Aufnahme 23 erreicht werden, so daß bei einfacher Konstruktion eine hohe Leistung (verarbeitete Verbindungselemente 2 je Zeiteinheit) für die Vorrichtung 1 möglich ist.

Mit Sensoren 33 wird die Stellung des Ladeelementes 22 überwacht und das Einschießen der Verbindungselemente 2 an die Ladeposition 14 gesteuert. Mit einem weiteren Sensor 34 wird das Einschießen der Verbindungselemente 2 an die Ladeposition 14 überwacht. Wie die Figur 2 auch zeigt, sind die Ausnehmungen 29 so ausgebildet, daß sie sich bei geschlossenen Backen 27 zu der Bohrung bzw. Aufnahme 23 ergänzen, deren Durchmesser gleich dem Außendurchmesser des Schaftes 5 oder geringfügig größer ist. Weiterhin sind die Ausnehmungen 29 so ausgebildet, daß die Aufnahme 23 an der Oberseite, d.h. an der dem Kanal 13 bzw. dem in der Ausgangsstellung befindlichen Stößel 16 benachbarten Seite einen im Durchmesser etwas vergrößerten Abschnitt zur Aufnahme des Kopfes 4 besitzt.

Die Neuerung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Neuerung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

	·· -&igr;«: : .· · :::: Bezugszei c henl iste	Vorrichtung
1	Verbindungselement
2	Werkstück
3	Kopf
4	Schaft
5	Ringnut
6	Zuführschlauch
7	starre Zuführung
8	Rohrstück
9	Kupplung
10	Einlaß
11	Gehäuse
12	Gehäusekopf
12'	Kanal
13	Ladeposition
14	Arbeitsposition
15	Stößel
16	Stößel kanal
16'	Plunger
17	Rückstellfeder
18	Betätigungselement
19	Maschinenteil
20	Gegenwerkzeug
21	Ladeelement
22	Aufnahme
23	Hubzylinder
24	Führungsstück
25	Führung
26	Führungsabschnitt
26', 26"

A18787.DOC

27	Backen
28	Gelenk
29	Ausnehmung
30	Führungselement
31	Gelenk
32	Druckfeder

A18787.DOC

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Einbringen von Verbindungselementen (2) in Werkstücke (3),
mit einem in einem Vorrichtungskopf (12') gebildeten offenen Stößelkanal (16'), in welchem ein durch eine Betätigungseinrichtung (19) betätigbarer Stößel (16) axial bewegbar ist, und zwar in einem Arbeitshub aus einer Ausgangsposition in eine Arbeitsposition und in einem Rückhub aus der Arbeitsposition zurück in die Ausgangsposition,
mit einer Zuführung zum Zuführen der Verbindungselemente (2) an eine Ladeposition (14), und
mit einem Ladeelement (22), welches eine Aufnahme (23) aufweist und mit dieser zwischen der Ladeposition (16), in der die Aufnahme (23) jeweils zum Einbringen eines Verbindungselementes (2) aus der Zuführung (8) bereitsteht, und einer Arbeitsposition (15) bewegbar ist, in der die Aufnahme (23) sich in bzw. am Stößelkanal befindet,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (23) zwischen wenigstens zwei Teilen (27) des Ladeelementes (22) gebildet ist, die (Teile) bei in der Arbeitsposition befindlichen Ladeelement (22) zumindest in einer Achsrichtung radial zur Achse des Stößels (16) diesem Stößel (16) ausweichen können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (23) von wenigstens zwei Teilen (27) des Ladeelementes (22) gebildet ist, die aneinander oder aber an einem Führungsstück (25) des Ladeelementes (22) schwenkbar und/oder verschiebbar vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Führungs- und/oder Federmittel (26, 30, 32), durch die die Teile (27) des Ladeelementes (22), die die Aufnahme (23) bilden, in ihren geschlossenen Zustand vorgespannt oder gehalten sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet durch eine Führung (26) die zumindest im Bereich der Arbeitsposition (15) ein seitliches Ausweichen der die Aufnahme (23) bildenden Teile (27) ermöglicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (26) zumindest im Bereich der Arbeitsposition (15) von seitlichen ausweichenden, vorzugsweise gegen eine Federkraft ausweichenden Führungselementen (30) gebildet ist, gegen die die Aufnahme (23) bildenden Teile (27) des Ladeelementes (22) anliegen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (30) schwenkbar vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (31) der Führungselemente (30) und/oder die Schwenkachsen (28) der die Aufnahme (23) bildenden Teile (27) parallel zur Bewegungsachse (X-Achse) des Ladeelementes (22) und/oder parallel oder in etwa parallel zur Achse (Y-Achse) des Stößels (16) liegen.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine starre Zuführung (8), die an der Ladeposition (14) endet und mit ihrem anderen Ende an eine Versorgungseinheit für die Verbindungselemente (2) angeschlossen ist.